CN106677051B - 一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥 - Google Patents

Abstract

一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥构造，以有效优化主梁的横断面结构形式和提升钢主梁的受力性能，减轻结构自重并提高结构的经济性，降低钢主梁的运输和施工难度，有利于确保钢主梁施工质量。包括钢主梁和固定设置在主梁上的桥面板，钢主梁包括两个分别位于横桥向一侧的开口带肋钢箱梁，以及位于该两个开口带肋钢箱梁之间的至少一个倒T形钢板梁，各开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁连接为一体形成混合钢主梁结构。桥面板由钢桥面板、现浇桥面混凝土板构成钢‑混组合桥面板，其中钢桥面板焊接于各开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁的顶端，钢桥面板板面上布设剪力键，现浇桥面混凝土板由现场浇筑于钢桥面板上的混凝土形成。

Description

一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥

技术领域

本发明涉及钢结构桥梁，特别涉及一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥。

技术背景

钢结构桥梁建设中，用钢量是钢结构桥梁经济性的重要指标，在不影响结构安全的前提下，可通过优化横断面的布置形式降低用钢量，同时力求横断面布置形式的受力更加合理和轻型化。同时，为方便施工以及提高施工精度，应尽可能优化横断面的构造措施和施工工艺。目前，公路钢结构桥梁的横断面形式普遍采用钢箱梁或者工字形钢板梁。

在山区条件下，桥梁通常位于小半径曲线上，桥面宽度变化大，施工难度增大。传统工字形钢板梁桥横向刚度低、横向受力性能较差且运输、吊装的节段多；传统钢箱梁桥的抗扭刚度和横向抗弯刚度大，但是靠近横断面中间的箱室对整个横断面的受力贡献不大，而且会增加施工难度和造价，用钢量高经济性差，传统钢箱梁的箱室截面尺寸较大，在制作、运输、安装及架设时相对困难，不适应山区桥梁宽度变化大、运输条件较差的工程条件；传统的工字形钢板梁桥和钢箱梁桥为混凝土桥面板，混凝土桥面板与主梁之间通过现浇接头连接，结构的整体性较差，且桥面板的安装和现浇接头的施工较为繁琐。

因此，有必要发明一种组合横断面构造形式，兼具力学性能好、运输和施工方便、钢材用量省的特点，同时优化结构构造、提升结构安全性、便于检修养护，以保障在山区条件下，钢结构梁桥建设的工程质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥构造，以有效优化主梁的横断面结构形式和提升钢主梁的受力性能，减轻结构自重并提高结构的经济性，降低钢主梁的运输和施工难度，有利于确保钢主梁施工质量。

本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥，包括钢主梁和固定设置在主梁上的桥面板，其特征是：所述钢主梁包括两个分别位于横桥向一侧的开口带肋钢箱梁，以及位于该两个开口带肋钢箱梁之间的至少一个倒T形钢板梁，各开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁连接为一体形成混合钢主梁结构；所述桥面板由钢桥面板、现浇桥面混凝土板构成钢-混组合桥面板，其中钢桥面板焊接于各开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁的顶端，钢桥面板板面上布设剪力键，现浇桥面混凝土板由现场浇筑于钢桥面板上的混凝土形成。

本发明的有益效果是，各开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁连接为一体形成混合钢主梁结构，在保障力学性能的前提下，优化了截面构造，可有效改善主梁的力学性能，提升结构安全性，同时减少主梁钢材用量，提高主梁的材料经济性，桥面宽度可以通过设置倒T形钢板梁进行调整，提升设计、运输、施工和检修的便利性；桥面板由钢桥面板、现浇桥面混凝土板构成钢-混组合桥面板，与混合钢主梁结构相结合，大幅度提高了截面横向扭转刚度，提升了主梁的受力性能，增强了结构的整体性，减少了运输、吊装的节段数量，节省工期；钢-混组合桥面板的钢底板作为桥面混凝土的模板使用，免去桥面混凝土的支护模板工序，降低工程造价，节省工期。

附图说明

本说明书包含如下七幅附图：

图1是现有工字形钢板梁梁桥的标准横断面结构示意图；

图2是图1中A局部的放大图；

图1和图2中示出构件和对应的标记：底板30，腹板31，顶板32，混凝土桥面板33，剪力钉34，现浇混凝土接头35，接头钢筋36。

图3是现有钢箱梁梁桥的标准横断面结构示意图；

图4是图3中B局部的放大图。

图3和图4中示出构件和对应的标记：底板40，左腹板41，右腹板42，顶板43，加劲肋板44，混凝土桥面板45，剪力钉46，现浇混凝土接头47，接头钢筋48。

图5是本发明一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥的标准横断面结构示意图；

图6是图5中C局部的放大图；

图7是本发明一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥的标准横联结构示意图。

图5至图7中示出构件和对应的标记：箱梁底板1、箱梁左侧腹板2、箱梁右侧腹板3、箱梁加劲肋板4、板梁底板5、板梁腹板6、钢桥面板7、钢桥面板节段7a、剪力键8、现浇桥面混凝土板9、箱内横隔板10、箱梁横隔板11a、倒T形钢板梁横隔板11b、连接钢板12。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1和图2，现有工字形钢板梁梁桥的钢主梁包括至少两个横桥向间隔设置的工字形钢板梁。各工字形钢板梁具体包括底板30、腹板31、顶板32，腹板31竖直焊接固定于水平的底板30上缘，顶板32与腹板31焊接连接，桥面为固定设置在各工字形钢板梁的顶板32上的混凝土桥面板33。工字形钢板梁梁桥具有自重轻，钢材用量省的特点，但横向上的抗扭刚度较弱，力学性能较差，施工吊装节段多，不利于在山区条件下广泛应用。为提高梁桥的横向刚度和横向受力性能，往往需要在相邻两钢板梁之间设置横撑和斜撑，横撑和斜撑的两端与腹板31焊接连接，如此更增加了施工难度，施工安全性不易得到保障。

图2示出的是现有工字钢板梁桥中混凝土桥面板33与工字形主梁的连接构造形式，混凝土桥面板33与工字形钢主梁的顶板32通过现浇混凝土接头35连接为一体，现浇混凝土接头35内预埋接头钢筋36，并设置与顶板32焊接的剪力钉34。这种连接方式存在结构整体性差、桥面板安装和现浇混凝土接头施工繁琐的不足，不利于降低桥梁建造成本和提高施工安全性。

参照图3和图4，现有钢箱梁梁桥的钢主梁包括至少两个横桥向间隔设置的钢箱梁。各钢箱梁具有底板40、左腹板41、右腹板42和顶板43，桥面为固定设置在各钢箱梁的顶板43上的混凝土桥面板45。钢箱梁由底板40、竖直焊接固定于底板40上缘的左腹板41与右腹板42以及焊接固定于左腹板41与右腹板42之上的顶板43构成。加劲肋板44垂直焊接连接于左腹板41、右腹板42、底板40内侧。钢箱梁横断面的抗扭刚度和抗弯刚度大，但是靠近横断面中间的箱室对整个横断面的受力贡献不大，而且会增加施工难度和造价，用钢量高经济性差，钢箱梁的箱室截面尺寸较大，在制作、运输、安装及架设时相对困难，不适应山区桥梁宽度变化大、运输条件较差的工程条件。

图4示出的是传统钢箱梁梁桥混凝土桥面板45与钢箱主梁的连接细部构造形式，混凝土桥面板45与钢箱主梁顶板43通过现浇混凝土接头47、接头钢筋48和剪力钉46连接，接头钢筋48预埋于现浇混凝土接头47内，剪力钉46焊接在顶板43上。通过现浇接头将混凝土桥面板与工字形主梁连接在一起，结构的整体性差，且桥面板的安装和现浇接头的施工较为繁琐。

参照图5和图6，本发明一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥，包括钢主梁和固定设置在主梁上的桥面板。所述钢主梁包括两个分别位于横桥向一侧的开口带肋钢箱梁，以及位于该两个开口带肋钢箱梁之间的至少一个倒T形钢板梁，各开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁连接为一体形成混合钢主梁结构；所述桥面板由钢桥面板7、现浇桥面混凝土板9构成钢-混组合桥面板，其中钢桥面板7焊接于各开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁的顶端，，钢桥面板板面上布设剪力键8，现浇桥面混凝土板9由现场浇筑于钢桥面板上的混凝土形成。

本发明将钢板梁梁桥结构与钢箱梁梁桥结构有机结合形成混合钢主梁，混合钢主梁与钢-混组合桥面板组合形成钢箱板梁混合梁桥，可有效改善主梁的受力性能，提升结构安全性，同时减少主梁钢材用量，减少浇筑混凝土模板用量，降低工程造价，在保障受力性能的前提下，优化截面构造，并通过设置倒T形钢板梁调整桥面宽度，增强设计、运输、施工和检修的便利性。

图6中示出的是钢-混组合桥面板的构造形式，钢-混组合桥面板由钢桥面板7、设置于钢桥面板7板面上的剪力键8以及现浇桥面混凝土板9构成。钢-混组合桥面板与钢箱板梁混合梁共同参与受力，提升了结构的受力性能，钢桥面板7作为钢-混组合桥面板的现浇混凝土底模板，减少了浇筑混凝土时支护底模板的施工环节，提升了结构的施工便利性和结构的整体性，提高了施工质量。

参照图5，所述开口带肋钢箱梁包括箱梁底板1、箱梁左侧腹板2和箱梁右侧腹板3，箱梁左侧腹板2、箱梁右侧腹板3竖直焊接固定于箱梁底板1上，于箱梁底板1、箱梁左侧腹板2和箱梁右侧腹板3的内侧板面上设置箱梁加劲肋板4。所述箱梁底板1、箱梁左侧腹板2和箱梁右侧腹板3的内侧板面上间隔设置与其焊接的箱梁加劲肋板4，以提升主梁的稳定性及抗扭性能。所述倒T形钢板梁由板梁底板5、板梁腹板6构成，板梁腹板6垂直焊接连接于板梁底板5板面上。

参照图5和图6，所述开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁和钢桥面板7按顺桥向、横桥向分节段制造，于各开口带肋钢箱梁节段的箱梁左侧腹板2、箱梁右侧腹板3的上端焊接一钢桥面板节段7a，于各倒T形钢板梁节段的板梁腹板6的上端焊接一钢桥面板节段7a。所述钢桥面板7由各钢桥面板节段7a顺桥向、横桥向焊接形成，所述开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁由各开口带肋钢箱梁节段、各倒T形钢板梁节段顺桥向对接形成，并沿顺桥向间隔设置横隔，将各开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁连接为一体。该制造节段尺寸较小，以横向安装为主，便于运输、施工，更好地适应山区条件下多种宽度桥梁的需要。

图7中示出的是钢箱板梁混合梁桥的标准横联构造，所述开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁上于每跨两端支点处各设置一道横隔，于两端支点之间顺桥向间隔设置横隔，各道横隔由对应设置在各开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁上的箱梁横隔板11a、倒T形钢板梁横隔板11b构成，相邻箱梁横隔板11a与倒T形钢板梁横隔板11b、相邻两倒T形钢板梁横隔板11b通过焊接或者通过连接钢板12、高强螺栓组件连接为一体。

本发明一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥与现有的钢箱梁桥和钢板梁桥相比较，具有如下特点：

1、经过模型试验验证，与同桥面宽度钢箱梁桥相比，具有相同极限承载能力时，可以降低结构自重约20％，节省钢材，大幅提高主梁结构的经济性；减少钢箱梁连接接头，提高施工质量；桥面宽度的变化可以通过调整倒T形钢板梁来实现，更利于设计、运输、施工。

2、与同桥面宽度钢板梁桥相比，截面惯性矩提升，大幅提高截面横向抗扭刚度，提升主梁结构的受力性能，适应山区弯桥抗扭刚度大的要求；减少施工现场节段吊装数量，施工质量和工期更易于控制。

3、混合钢主梁与钢-混组合桥面板连接整体性好，能够共同参与受力，钢-混组合桥面板的钢底板作为桥面混凝土的模板使用，免去桥面混凝土的支护模板工序，降低工程造价，节省工期。

以上所述只是用图解说明本发明一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥构造的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (6)

1.一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥，包括钢主梁和固定设置在主梁上的桥面板，其特征是：所述钢主梁包括两个分别位于横桥向一侧的开口带肋钢箱梁，以及位于该两个开口带肋钢箱梁之间的至少一个倒T形钢板梁，各开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁连接为一体形成混合钢主梁结构；所述桥面板由钢桥面板(7)、现浇桥面混凝土板(9)构成钢-混组合桥面板，其中钢桥面板(7)焊接于各开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁的顶端，钢桥面板板面上布设剪力键(8)，现浇桥面混凝土板(9)由现场浇筑于钢桥面板上的混凝土形成。

2.如权利要求1所述的一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥，其特征是：所述开口带肋钢箱梁包括箱梁底板(1)、箱梁左侧腹板(2)和箱梁右侧腹板(3)，箱梁左侧腹板(2)、箱梁右侧腹板(3)竖直焊接固定于箱梁底板(1)上，于箱梁底板(1)、箱梁左侧腹板(2)和箱梁右侧腹板(3)的内侧板面上设置箱梁加劲肋板(4)。

3.如权利要求2所述的一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥，其特征是：所述箱梁底板(1)、箱梁左侧腹板(2)和箱梁右侧腹板(3)的内侧板面上间隔设置与其焊接的箱梁加劲肋板(4)。

4.如权利要求1所述的一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥，其特征是：所述倒T形钢板梁由板梁底板(5)、板梁腹板(6)构成，板梁腹板(6)垂直焊接连接于板梁底板(5)板面上。

5.如权利要求1至4任意一项所述的一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥，其特征是：所述开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁和钢桥面板(7)按顺桥向、横桥向分节段制造，于各开口带肋钢箱梁节段的箱梁左侧腹板(2)、箱梁右侧腹板(3)的上端焊接一钢桥面板节段(7a)，于各倒T形钢板梁节段的板梁腹板(6)的上端焊接一钢桥面板节段(7a)；所述钢桥面板(7)由各钢桥面板节段(7a)顺桥向、横桥向焊接形成，所述开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁由各开口带肋钢箱梁节段、各倒T形钢板梁节段顺桥向对接形成，并沿顺桥向间隔设置横隔，将各开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁连接为一体。

6.如权利要求5所述的一种适用于山区条件的钢箱板梁混合梁桥，其特征是：所述开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁上于每跨两端支点处各设置一道横隔，于两端支点之间顺桥向间隔设置横隔，各道横隔由对应设置在各开口带肋钢箱梁、倒T形钢板梁上的箱梁横隔板(11a)、倒T形钢板梁横隔板(11b)构成，相邻箱梁横隔板(11a)与倒T形钢板梁横隔板(11b)、相邻两倒T形钢板梁横隔板(11b)通过焊接或者通过连接钢板(12)、高强螺栓组件连接为一体。